ბუნების ოთხი ფუნდამენტური ძალა სამყაროში მატერიის ურთიერთქმედების ოთხი გზაა. გრავიტაცია, ოთხიდან ყველაზე სუსტი, არის ხალხის ყოველდღიურ ცხოვრებაში, მაგრამ პარადოქსულად ჩანს საკმაოდ ძლიერი. ელექტრომაგნიტური ძალა მართავს ჩვენს ელექტრომანქანებს, ინტერნეტს და სმარტ ტელეფონებს. დანარჩენი ორი ძალა, ძლიერი და სუსტი ბირთვული ძალები მოქმედებენ ატომურ დონეზე და გავლენას ახდენენ ელემენტარულ ნაწილაკებზე, როგორიცაა პროტონები და ელექტრონები. ეს ოთხი ძალა არის მიზეზი იმისა, რომ სამყარო არსებობს, როგორც ის არსებობს, თითოეულ ძალას აქვს უნიკალური თვისებები და მახასიათებლები.
TL; DR (ძალიან გრძელია; არ წავიკითხე)
ბუნების ოთხი ფუნდამენტური ძალა, ყველაზე ძლიერი და სუსტი, არის ძლიერი ბირთვული ძალა, ელექტრომაგნიტური ძალა, სუსტი ბირთვული ძალა და სიმძიმე.
ძალის ფუნდამენტური საფუძვლები
როდესაც უსულო საგნები ან ელემენტარული ნაწილაკები ურთიერთქმედებენ, ფუნდამენტური ძალები გავლენას ახდენენ მათ ქცევაზე. მაგალითად, პლანეტები გრავიტაციული ძალის გამო მზის გარშემო ბრუნავენ. ელვა იჭრება, რადგან ელექტრომობილები ელექტრომაგნიტური ძალის გამო ღრუბლებსა და მიწას შორის ხტება. ატომები ერთად რჩებიან ძლიერი ბირთვული ძალის გამო, ხოლო ბუნებრივი გამოსხივება გამოწვეულია სუსტი ბირთვული ძალებით.
ამ ძალებს აქვთ ორი მთავარი მახასიათებელი. მათ აქვთ ძალა და მოქმედებენ გარკვეულ მანძილზე. ამის მიღმა, ისინი თითოეული უნიკალურია და მატერიასთან დაკავშირებით სულ სხვაგვარად მოქმედებს.
ძლიერი ბირთვული ძალა
ოთხი ძალისგან ყველაზე ძლიერი არის ძლიერი ბირთვული ძალა, რომელმაც ატომურ ბირთვში უნდა გადალახოს ნომერ ორი ძალა, ელექტრომაგნეტიზმი. ბირთვები შედგება პროტონისა და ნეიტრონისაგან, პროტონები ერთმანეთისგან მოგერიდებათ პოზიტიური მუხტების გამო. ძლიერი ბირთვული ძალა გადალახავს ამ მოგერიებას და ბირთვში ერთმანეთთან ახლოსაა პროტონები.
ფუნდამენტური ძალების სიძლიერის შედარების მიზნით, მეცნიერები ხშირად იყენებენ ძლიერ ბირთვულ ძალას და მას ანიჭებენ 1 მნიშვნელობას. თითოეული დანარჩენი ძალების სიძლიერე, რომლებიც უფრო სუსტია, მოცემულია ამ სიძლიერის ნაწილად. მიუხედავად იმისა, რომ ეს არის ყველაზე ძლიერი ძალა, ძლიერი ბირთვული ძალა არ მოქმედებს მანძილზე. იგი შემოფარგლულია ატომის ბირთვში და მხოლოდ საშუალო ბირთვის რადიუსის დიაპაზონი აქვს მხოლოდ.
ელექტრომაგნიტური ძალა
ელექტრომაგნიტური ძალა მოქმედებს დამუხტულ ნაწილაკებზე და წარმოადგენს მნიშვნელოვან ურთიერთქმედებას ელექტროენერგიასთან. იმის გამო, რომ მატერიის უმეტესობას აქვს დამუხტული ნაწილაკების ბალანსი, მსხვილი ობიექტები ნეიტრალურია და ძალა მათზე გავლენას არ ახდენს. როდესაც ობიექტები დამუხტული ხდება, მაგალითად, ელექტროძრავებში, ელემენტებში ან სტატიკური ელექტროენერგიით, მაგალითად, მუხტები მოგერიდებათ და მუხტებისგან განსხვავებით იზიდავს. ელექტრონები უარყოფითი მუხტის მატარებელია და იზიდავს პროტონები, რომლებსაც აქვთ დადებითი მუხტი. მუხტების გადაადგილებისას, ისინი ქმნიან მაგნიტურ ველებს, რომლებსაც აქვთ ჩრდილოეთ და სამხრეთ პოლუსები. ისევე როგორც მუხტებთან მიმართებაში, ორი მსგავსი ბოძი მოგერიდება და სხვადასხვა ბოძი იზიდავს.
ელექტრომაგნიტური ძალა ძლიერი ბირთვული ძალის სიძლიერედან მეასედზე ნაკლებია, მაგრამ მას შეუძლია იმოქმედოს დისტანციურად. მართალია ის უფრო სუსტდება, როდესაც დამუხტული საგნები უფრო დაშორებულია, მიზიდულობა და მოგერიება თეორიულად უსასრულობამდე გრძელდება. ამასთან, დიდ მანძილებზე ეფექტი მცირეა და შეიძლება იყოს უმნიშვნელო.
სუსტი ბირთვული ძალა
მიუხედავად იმისა, რომ ძლიერი ბირთვული ძალა მოქმედებს მხოლოდ ბირთვში არსებულ ნაწილაკებზე, სუსტი ბირთვული ძალა მოქმედებს მრავალ ელემენტარულ ნაწილაკზე და პასუხისმგებელია ბუნებრივ გამოსხივებაზე. ის მართავს დროთა განმავლობაში ელემენტების ბუნებრივად დაშლის გზას და როდესაც ატომები აღარ არიან ერთმანეთთან, ნაწილაკები, როგორიცაა ელექტრონები, გამოიყოფა გამოსხივების სახით. შედეგად, სუსტი ბირთვული ძალა ახდენს გავლენას იმაზე, თუ როგორ ხდება ბირთვული განხეთქილება და ბირთვული შერწყმა.
სუსტი ძალა ერთ მემილიონეზე ნაკლებია, ვიდრე ძლიერი ბირთვული ძალა, და ის მოქმედებს მხოლოდ ძალიან მოკლე დისტანციებზე. მიუხედავად იმისა, რომ მას შეუძლია ნაწილაკების მოზიდვა და მოგერიება, მისი მოქმედების დიაპაზონი იმდენად შეზღუდულია, რომ ის ნამდვილად არ მოქმედებს, როგორც სხვა ძალები, რომლებიც მანძილზე გაიყვანენ ან უბიძგებენ. სუსტი ბირთვული ძალა უფრო ჰგავს წებოს ან ცხიმს, რომელიც მოქმედებს მხოლოდ წვრილ ფენად ელემენტარულ ნაწილაკებს შორის.
გრავიტაციული ძალა
გრავიტაცია მოქმედებს, როგორც მიმზიდველი ძალა, მასის მქონე ნებისმიერ ორ ობიექტს შორის. სიმძიმის ძალა დამოკიდებულია ობიექტების მასაზე. ყოველდღიურ ცხოვრებაში, მიზიდულობის ძალა დედამიწასა და ისეთ საგნებს შორის, როგორიცაა მანქანა, არის მანქანის წონა. მიზიდულობის ძალა პირდაპირპროპორციულია ობიექტების მასასთან. მაგალითად, 2 კვარტლის რძე იწონის ორ კვადრატულზე, ვიდრე 1 კვარტალი.
გრავიტაცია ყველაზე სუსტი ძალაა და ძლიერი ბირთვული ძალის სიძლიერე ერთ მემილიონეზე ნაკლებია. მიუხედავად იმისა, რომ ატომურ დონეზე ძალიან სუსტია, ყოველდღიურ ობიექტებს იმდენი მასა აქვთ, რომ სიმძიმის ძალა საკმაოდ ძლიერდება. კიდევ უფრო მეტი მასისთვის, მაგალითად პლანეტებსა და ვარსკვლავებში, მიზიდულობის ძალა საკმარისად ძლიერია, რათა მათ ორბიტაზე შეინარჩუნონ. გრავიტაცია ჰგავს ელექტრომაგნიტურ ძალას იმით, რომ ის მოქმედებს მანძილზე, თეორიულად უსასრულომდე. ეს მნიშვნელოვანი ხდება ისეთი უზარმაზარი მასებისთვის, როგორიცაა გალაქტიკა, რომლებიც სხვა გალაქტიკებს იზიდავს მაშინაც კი, როდესაც ისინი ერთმანეთისგან ძალიან შორს არიან.
სხვა ძალები
ადვილი წარმოსადგენია ბუნებაში აქტიური სხვა ძალები, როგორიცაა ქარი, აფეთქება ან რეაქტიული ძრავის ძალა. ეს ყველაფერი მეორეხარისხოვანი ძალაა, რომლებიც მოქმედების ფუნდამენტურ ძალებს ეყრდნობიან. მაგალითად, ქარი უბერავს, რადგან ამინდი მოიცავს ცხელი ჰაერის აწევას და ცივი ჰაერის დაცემას, სიმძიმის გამო ცივი ჰაერი უფრო მძიმეა. ქარს აქვს ძალა, რადგან ჰაერის მოლეკულები ძირეულად იკავებენ ფუნდამენტურ ძალებს, რაც მათ საშუალებას აძლევს მოახდინონ ბიძგი. სინამდვილეში, ოთხი ფუნდამენტური ძალა დგას ყველა ცოცხალი არსების მიღმა.